CN107378932A - 一种中式八球比赛中台球运球专用机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种中式八球比赛中台球运球专用机器人，其与台球收集装置和抓取装置配套使用；具体执行将已经完成台球抓取动作后的抓取装置从台球桌下方推送至台球桌面的指定位置的动作；当抓取装置从台球桌下方被推送至台球桌面的指定位置后，抓取装置释放所抓取的台球，形成符合比赛规则规定的中式八球球堆；上述中式八球比赛中台球运球专用机器人放置在台球桌下，包括基座、机械臂、台球抓球机和机械臂固定架四部分。本发明的中式八球比赛中台球运球专用机器人本质上是一个具有平面三自由度的机械臂结构，其相对于现有技术，具有机械结构简单、紧凑；执行运球动作速度快、精确度高，可充分满足正规比赛赛事要求等技术特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种智能机器人，尤其涉及一种中式八球比赛中台球运球专用机器人。
背景技术
现有技术中，中式八球比赛开始前，裁判员需要将全色球和花色球按照一定的顺序放置在桌球台面的指定位置。
一局比赛结束后，下一局比赛开始前，裁判员码球操作前，还必须将全部台球从袋口取出置于台面，并一一挑拣出来；然后，再一一码放到位。
目前，高级别的中式八球赛事，比赛局数多、耗时长，比赛过程中，裁判员精神高度紧张；一局终了还要进行下一局的台球挑拣与码放，劳动强度非常大。
特别是，在比赛中较短的时间内，完成将各球码放在指定的点位，看似简单，实际上，只有经过长期训练的专业人员才能胜任，并且费时费力。
发明内容
本发明的目的是，提供一种中式八球比赛中执行台球分拣与码放的专用机器人，其结构简单、紧凑合理，各运动部分执行动作的灵活性、同步性与协调性好，码球动作速度快、效率高、码放位置精准，且一步到位。
本发明为实现上述目的，采用的技术方案是，一种中式八球比赛中台球运球专用机器人，与台球收集装置和抓取装置配套使用，其中，台球收集装置和抓取装置分别执行台球从击球落袋后的收集和抓取动作；中式八球比赛中台球运球专用机器人执行将完成台球抓取动作后的抓取装置从台球桌下方推送至台球桌面的指定位置的动作；当抓取装置从台球桌下方被推送至台球桌面的指定位置后，抓取装置释放所抓取的台球，形成符合比赛规则规定的中式八球球堆；
上述中式八球比赛中台球运球专用机器人放置在台球桌下，其特征在于，包括基座、机械臂、台球抓球机和机械臂固定架四部分；
所述基座为框架式结构，内部空间由隔板分隔成上、下两层，整体呈六面体形状；上述隔板上安装有一导轨，导轨的后端与框架的后端面固定连接，导轨的前端与框架的前端面固定连接，导轨安装在基座水平方向的中心轴线上；
在框架的后端面上安装有一推杆电机，推杆电机的推杆布置在导轨的上方，推杆与导轨之间通过滑槽与滑块形成可滑动连接，在推杆电机的驱动下，推杆在导轨的支撑下沿水平方向前/后移动；
所述机械臂固定架为一体式结构，由左立板、横板和右立板组成，其中，横板的两端分别与左立板的下端面和右立板的下端面通过螺栓固定连接，机械臂固定架整体呈U字形，开口朝上；
上述推杆电机的推杆的前端与机械臂固定架的横板固定连接，连接点为横板的轴向中心线的中点；
所述机械臂包括弯臂和摇臂，其中，弯臂整体呈弧形，包括左曲板和右曲板；
在上述左曲板的后端和前端分别设置有第一轴孔和第二轴孔，在上述右曲板的后端和前端分别设置有第三轴孔和第四轴孔；
上述机械臂布置在上述机械臂固定架的左立板与右立板之间，并按如下方式固定在机械臂固定架上：
左立板与左曲板后端的第一轴孔通过第一销轴连接，其中，第一销轴与左立板成可转动连接，第一销轴与左曲板固定连接；
右曲板的第三轴孔外侧安装有带减速机的第一步进电机，所述第一步进电机通过螺栓固定在右立板上；
右曲板的第三轴孔内装配有第一轴套，第一步进电机的减速机输出轴经由平键与第一轴套形成紧配合，第一轴套用螺栓固定在右曲板上；
上述左曲板与右曲板通过连杆连接成一体，其中，连杆的左端与左曲板的前端固定连接，连杆的右端与阶梯形轴套通过螺栓固定连接，所述阶梯形轴套的粗端与右摇臂的前端固定连接、细端穿过右摇臂的轴孔；
上述连杆由带减速机的第二步进电机驱动，带减速机的第二步进电机通过螺栓固定在右曲板上，第二步进电机的减速机输出轴上装配有第二轴套，第二轴套的另一端套装在连杆上，并通过平键传递扭矩；
所述台球抓球机包括抓球部和边框两部分，其中，抓球部呈正三角形形状，边框为圆环形，抓球部固定在边框内，整体呈圆内接正三角形的结构形状；
上述边框侧壁上设置有两个轴孔，两个轴孔的中心点连线过圆环形状边框的圆心；
所述摇臂为长条形板片，数量为两根，一左一右布置，左边的长条形板片为左摇臂、右边的长条形板片为右摇臂，左摇臂与左曲板之间的距离，等于右摇臂与右曲板之间的距离；
左摇臂和右摇臂均分别两端开设轴孔，左摇臂和右摇臂的一端分别套装在连杆上，成固定连接，左摇臂的另一端通过短轴和阶梯形轴套与台球抓球机的边框成可转动连接，右摇臂的另一端安装有带减速机的第三步进电机，第三步进电机的减速机输出轴通过轴套与右摇臂成可转动连接，通过平键与台球抓球机的边框成固定连接；
上述抓球部正三角形的一个顶角位于上述连杆的中心轴线的垂直平分线上。
上述技术方案直接带来的技术效果是，一方面，机器人的机械结构简单、紧凑；占地小，适于放置在桌球台下方空间；另一方面，机器人执行运球动作速度快、精确度高，可充分满足正规比赛赛事要求。
为更好地理解上述技术方案的技术特点，现简要说明如下：
上述技术方案的机器人，本质上是一个具有平面三自由度的机械臂结构。其中：
推杆电机的推杆在基座的导轨上沿着平行于地板平面的直线Ax0前后移动；
弯臂在第一步进电机的驱动下，可绕旋转轴线Ax1旋转，构成一个运动关节A；
摇臂在第二步进电机的驱动下，可旋转轴线Ax2旋转，构成一个运动关节B；
抓球机在第三步进电机的驱动下，可旋转轴线Ax3旋转，构成一个运动关节C。
优选为，上述弯臂上还设置有若干数量起增强作用的支撑杆，支撑杆等间距布置在弯臂的中段，支撑杆的两端分别与左曲板和右曲板固定连接。
该优选技术方案直接带来的技术效果是，既可节省弯臂的制作用材料，又足以满足其刚度要求，节约成本并减轻自重。
进一步优选，上述基座、弯臂和摇臂的材质均为铝合金。
该优选技术方案直接带来的技术效果是，基座直接采用铝合金型材制成，可降低制造成本、缩短加工制造周期，且具有较低的制造成本；而弯臂和摇臂的材质均为铝合金主要考虑到的是减轻自重。
进一步优选，上述导轨为光轴导轨，材质为45#钢。
该优选技术方案直接带来的技术效果是，光轴导轨安装方便、行走顺畅，行走速度快，可充分满足比赛中台球的快速运送的需要。
此外，45#钢的光轴导轨，制作成本低廉、使用寿命长，维修也极其方便。
进一步优选，上述支撑杆为圆柱形，材质为铝合金。
该优选技术方案直接带来的技术效果是，进一步保证运动部件自自身的轻量化。
进一步优选，上述中式八球比赛中台球运球专用机器人，配套有自控设备，所述自控设备包括单片机和电机驱动器；其中：
单片机与电机驱动器通信连接；
电机驱动器分别与第一步进电机、第二步进电机和第三步进电机通信连接；
单片机由5V直流稳压电源供电，第一步进电机、第二步进电机和第三步进电机分别由24V直流稳压电源供电。
该优选技术方案直接带来的技术效果是，可以实现整个机器人由单片机集中控制，保证各运动关节部位动作的协调性、稳定性与可靠性。综上所述，本发明的中式八球比赛中台球运球专用机器人，相对于现有技术，具有机械结构简单、紧凑；占地小，执行运球动作速度快、精确度高、可靠性好，可充分满足正规比赛赛事要求等有益效果。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图；
图2为本发明的左视结构示意图；
图3为本发明的前视结构示意图；
图4为本发明的俯视结构示意图；
图5为本发明的后视结构示意图。
附图标记说明：
1、基座，2、导轨，3、滑块，4、推杆电机，5、带减速机的第一步进电机，6、带减速机的第三步进电机，7、带减速机的第二步进电机，8、台球抓球机，9、连杆，10、支撑杆，11、摇臂，12、弯臂，13、机械臂固定架，14、推杆电机的推杆，A、关节A，B、关节B，C、关节C。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明进行详细说明。
需要说明的是，附图仅包括机械结构部分。
实际上，本发明的中式八球比赛中台球运球专用机器人配套有自控设备，自控设备包括单片机和电机驱动器；其中：单片机与电机驱动器通信连接；电机驱动器分别与第一步进电机、第二步进电机和第三步进电机通信连接；单片机由5V直流稳压电源供电，第一步进电机、第二步进电机和第三步进电机分别由24V直流稳压电源供电。
即，整个机器人由单片机集中控制，因而可以有效保证各运动关节部位动作的协调性、稳定性与可靠性。
本发明的中式八球比赛中台球运球专用机器人，与台球收集装置和抓取装置配套使用，其中，台球收集装置和抓取装置分别执行台球从击球落袋后的收集和抓取动作；中式八球比赛中台球运球专用机器人执行将完成台球抓取动作后的抓取装置从台球桌下方推送至台球桌面的指定位置的动作；当抓取装置从台球桌下方被推送至台球桌面的指定位置后，抓取装置释放所抓取的台球，形成符合比赛规则规定的中式八球球堆；
上述中式八球比赛中台球运球专用机器人放置在台球桌下。
如图1至图5所示，本发明的中式八球比赛中台球运球专用机器人，包括基座1、机械臂、台球抓球机8和机械臂固定架13四部分；
上述基座为框架式结构，内部空间由隔板分隔成上、下两层，整体呈六面体形状；上述隔板上安装有一导轨2，导轨的后端与框架的后端面固定连接，导轨的前端与框架的前端面固定连接，导轨安装在基座水平方向的中心轴线上；
在框架的后端面上安装有一推杆电机4，推杆电机的推杆14布置在导轨的上方，推杆电机的推杆与导轨之间通过滑槽与滑块3形成可滑动连接，在推杆电机的驱动下，推杆电机的推杆在导轨的支撑下沿水平方向前/后移动；
上述机械臂固定架为一体式结构，由左立板、横板和右立板组成，其中，横板的两端分别与左立板的下端面和右立板的下端面通过螺栓固定连接，机械臂固定架整体呈U字形，开口朝上；
上述推杆电机的推杆的前端与机械臂固定架的横板固定连接，连接点为横板的轴向中心线的中点；
上述机械臂包括弯臂12和摇臂11，其中，弯臂整体呈弧形，包括左曲板和右曲板；
在上述左曲板的后端和前端分别设置有第一轴孔和第二轴孔，在上述右曲板的后端和前端分别设置有第三轴孔和第四轴孔；
上述机械臂布置在上述机械臂固定架的左立板与右立板之间，并按如下方式固定在机械臂固定架上：
左立板与左曲板后端的第一轴孔通过第一销轴连接，其中，第一销轴与左立板成可转动连接，第一销轴与左曲板固定连接；
右曲板的第三轴孔外侧安装有带减速机的第一步进电机5，上述带减速机的第一步进电机通过螺栓固定在右立板上；
右曲板的第三轴孔内装配有第一轴套，第一步进电机的减速机输出轴经由平键与第一轴套形成紧配合，第一轴套用螺栓固定在右曲板上；
上述左曲板与右曲板通过连杆连接成一体，其中，连杆的左端与左曲板的前端固定连接，连杆的右端与阶梯形轴套通过螺栓固定连接，上述阶梯形轴套的粗端与右摇臂的前端固定连接、细端穿过右摇臂的轴孔；
上述连杆9由带减速机的第二步进电机驱动7，带减速机的第二步进电机通过螺栓固定在右曲板上，第二步进电机的减速机输出轴上装配有第二轴套，第二轴套的另一端套装在连杆上，并通过平键传递扭矩；
上述台球抓球机包括抓球部和边框两部分，其中，抓球部呈正三角形形状，边框为圆环形，抓球部固定在边框内，整体呈圆内接正三角形的结构形状；
上述边框侧壁上设置有两个轴孔，两个轴孔的中心点连线过圆环形状边框的圆心；
上述摇臂11为长条形板片，数量为两根，一左一右布置，左边的长条形板片为左摇臂、右边的长条形板片为右摇臂，左摇臂与左曲板之间的距离，等于右摇臂与右曲板之间的距离；
左摇臂和右摇臂均分别两端开设轴孔，左摇臂和右摇臂的一端分别套装在连杆上，成固定连接，左摇臂的另一端通过短轴和阶梯形轴套与台球抓球机的边框成可转动连接，右摇臂的另一端安装有带减速机的第三步进电机6，第三步进电机的减速机输出轴通过轴套与右摇臂成可转动连接，通过平键与台球抓球机的边框成固定连接；
上述抓球部正三角形的一个顶角位于上述连杆的中心轴线的垂直平分线上。
上述弯臂12上还设置有若干数量起增强作用的支撑杆10，支撑杆等间距布置在弯臂的中段，支撑杆的两端分别与左曲板和右曲板固定连接。
上述基座、弯臂和摇臂的材质均为铝合金。
上述导轨为光轴导轨，材质为45#钢。
上述支撑杆为圆柱形，材质为铝合金。
如图1所示，机器人的机械臂为对称结构，本质上是平面三自由度的机械臂结构。其中，推杆电机的推杆14可沿基座上的导轨2以沿着平行于地板平面的直线Ax0进行前后移动。
如图2所示，弯臂12以能绕与移动线Ax0垂直的旋转轴线Ax1旋转的方式连接在机械臂固定架上，形成运动关节A，在带减速机的第一步进电机5的驱动下，弯臂12执行沿轴线Ax1的旋转动作。
摇臂11能绕与移动线Ax0垂直的旋转轴线Ax2旋转的方式连接在弯臂12的前端部，形成运动关节B，在带减速机的第二步进电机7的驱动下，摇臂11执行沿轴线Ax2的旋转动作。
如图1和图2所示，台球抓球机8与摇臂8的连接部形成运动关节C，在带减速机的第三步进电机6的驱动下，执行沿轴线Ax3执行翻转动作。
不难看出，上述中式八球比赛中台球运球专用机器人本质上是一个具有平面三自由度的机械臂结构。
Claims (6)
1.一种中式八球比赛中台球运球专用机器人，与台球收集装置和抓取装置配套使用，其中，台球收集装置和抓取装置分别执行台球从击球落袋后的收集和抓取动作；中式八球比赛中台球运球专用机器人执行将完成台球抓取动作后的抓取装置从台球桌下方推送至台球桌面的指定位置的动作；当抓取装置从台球桌下方被推送至台球桌面的指定位置后，抓取装置释放所抓取的台球，形成符合比赛规则规定的中式八球球堆；
上述中式八球比赛中台球运球专用机器人放置在台球桌下，其特征在于，包括基座、机械臂、台球抓球机和机械臂固定架四部分；
所述基座为框架式结构，内部空间由隔板分隔成上、下两层，整体呈六面体形状；上述隔板上安装有一导轨，导轨的后端与框架的后端面固定连接，导轨的前端与框架的前端面固定连接，导轨安装在基座水平方向的中心轴线上；
在框架的后端面上安装有一推杆电机，推杆电机的推杆布置在导轨的上方，推杆与导轨之间通过滑槽与滑块形成可滑动连接，在推杆电机的驱动下，推杆在导轨的支撑下沿水平方向前/后移动；
所述机械臂固定架为一体式结构，由左立板、横板和右立板组成，其中，横板的两端分别与左立板的下端面和右立板的下端面通过螺栓固定连接，机械臂固定架整体呈U字形，开口朝上；
上述推杆电机的推杆的前端与机械臂固定架的横板固定连接，连接点为横板的轴向中心线的中点；
所述机械臂包括弯臂和摇臂，其中，弯臂整体呈弧形，包括左曲板和右曲板；
在上述左曲板的后端和前端分别设置有第一轴孔和第二轴孔，在上述右曲板的后端和前端分别设置有第三轴孔和第四轴孔；
上述机械臂布置在上述机械臂固定架的左立板与右立板之间，并按如下方式固定在机械臂固定架上：
左立板与左曲板后端的第一轴孔通过第一销轴连接，其中，第一销轴与左立板成可转动连接，第一销轴与左曲板固定连接；
右曲板的第三轴孔外侧安装有带减速机的第一步进电机，所述第一步进电机通过螺栓固定在右立板上；
右曲板的第三轴孔内装配有第一轴套，第一步进电机的减速机输出轴经由平键与第一轴套形成紧配合，第一轴套用螺栓固定在右曲板上；
上述左曲板与右曲板通过连杆连接成一体，其中，连杆的左端与左曲板的前端固定连接，连杆的右端与阶梯形轴套通过螺栓固定连接，所述阶梯形轴套的粗端与右摇臂的前端固定连接、细端穿过右摇臂的轴孔；
上述连杆由带减速机的第二步进电机驱动，带减速机的第二步进电机通过螺栓固定在右曲板上，第二步进电机的减速机输出轴上装配有第二轴套，第二轴套的另一端套装在连杆上，并通过平键传递扭矩；
所述台球抓球机包括抓球部和边框两部分，其中，抓球部呈正三角形形状，边框为圆环形，抓球部固定在边框内，整体呈圆内接正三角形的结构形状；
上述边框侧壁上设置有两个轴孔，两个轴孔的中心点连线过圆环形状边框的圆心；
所述摇臂为长条形板片，数量为两根，一左一右布置，左边的长条形板片为左摇臂、右边的长条形板片为右摇臂，左摇臂与左曲板之间的距离，等于右摇臂与右曲板之间的距离；
左摇臂和右摇臂均分别两端开设轴孔，左摇臂和右摇臂的一端分别套装在连杆上，成固定连接，左摇臂的另一端通过短轴和阶梯形轴套与台球抓球机的边框成可转动连接，右摇臂的另一端安装有带减速机的第三步进电机，第三步进电机的减速机输出轴通过轴套与右摇臂成可转动连接，通过平键与台球抓球机的边框成固定连接；
上述抓球部正三角形的一个顶角位于上述连杆的中心轴线的垂直平分线上。
2.根据权利要求1所述的中式八球比赛中台球运球专用机器人，其特征在于，所述弯臂上还设置有若干数量起增强作用的支撑杆，支撑杆等间距布置在弯臂的中段，支撑杆的两端分别与左曲板和右曲板固定连接。
3.根据权利要求1所述的中式八球比赛中台球运球专用机器人，其特征在于，所述基座、弯臂和摇臂的材质均为铝合金。
4.根据权利要求1所述的中式八球比赛中台球运球专用机器人，其特征在于，所述导轨为光轴导轨，材质为45#钢。
5.根据权利要求2所述的中式八球比赛中台球运球专用机器人，其特征在于，所述支撑杆为圆柱形，材质为铝合金。
6.根据权利要求1-5任一所述的中式八球比赛中台球运球专用机器人，其特征在于，配套有自控设备，所述自控设备包括单片机和电机驱动器；其中：
单片机与电机驱动器通信连接；
电机驱动器分别与第一步进电机、第二步进电机和第三步进电机通信连接；
单片机由5V直流稳压电源供电，第一步进电机、第二步进电机和第三步进电机分别由24V直流稳压电源供电。
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2017
- 2017-07-19 CN CN201710588809.4A patent/CN107378932B/zh not_active Expired - Fee Related
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